KR100871127B1 - 해머비트 - Google Patents

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KR100871127B1
KR100871127B1 KR1020070050671A KR20070050671A KR100871127B1 KR 100871127 B1 KR100871127 B1 KR 100871127B1 KR 1020070050671 A KR1020070050671 A KR 1020070050671A KR 20070050671 A KR20070050671 A KR 20070050671A KR 100871127 B1 KR100871127 B1 KR 100871127B1
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B10/00Drill bits
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    • E21B10/20Roller bits characterised by detachable or adjustable parts, e.g. legs or axles

Abstract

본 발명은 지반 굴착용 해머비트를 제공한다.
본 발명은 굴착용 해머드릴의 하단부에 결합되어 진동 및 회전하면서 시추공을 천공하는 해머비트에 있어서,
하부측에 제1수용부를 구비하며 상기 해머드릴로부터 외력을 제공받아 진동 및 회전하는 비트하우징;
상기 제1수용부에 경사지게 승강되도록 끼워지는 것으로서, 상기 제1수용부에서 위로 올라가면 외측끝단이 상기 비트하우징의 외경 밖으로 돌출되어 굴착이 이루어지고, 상기 제1수용부에서 아래로 내려가면 외측끝단이 상기 비트하우징의 외경 내에 위치되어 수축되는 윙비트;
상기 윙비트가 상기 제1수용부에서 아래로 최대 내려간 위치에서 상기 비트하우징으로부터 이탈 방지되도록, 상기 윙비트와 상기 비트하우징을 상호 연결하는 연결수단;을 포함한다.
굴착, 해머드릴, 해머비트, 윙비트, 비트하우징

Description

해머비트{Hammer Bit}
도1은 종래 해머비트의 사용상태를 보인 예시도,
도2는 종래 해머비트의 결합단면도,
도3은 종래 해머비트의 저면도,
도4는 본 발명의 기본실시예에 따른 수축 및 확장시의 측면도,
도5a 및 도5b는 본 발명의 기본실시예에 따른 해머비트의 분해사시도 및 윙비트의 사시도,
도6은 본 발명의 기본실시예에 따른 수축 및 확장시의 저면도,
도7은 본 발명의 기본실시예에 따른 수축 및 확장시의 사용상태도,
도8은 본 발명의 변형실시예에 따른 수축 및 확장시의 측면도,
도9는 본 발명의 변형실시예에 따른 수축 및 확장시의 저면도,
도10은 본 발명의 변형실시예에 따른 수축 및 확장시의 사용상태도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 해머드릴 2 : 스틸관
100 : 해머비트 101 : 결합부
102 : 스플라인부 103 : 링부
104 : 공기유로 105 : 에어배출구
106 : 공압배출홈 107 : 에어통로홈
110 : 비트하우징 111 : 제1수용부
111a : 하우징슬라이드면 112 : 제2수용부
120 : 윙비트 121a : 윙슬라이드면
130 : 연결수단 131 : 슬라이드장공
132 : 핀공 133 : 연결핀
140 : 스페이서 150 : 걸림수단
151 : 걸림홈 152 : 걸림돌기
본 발명은 지반 굴착용 해머비트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 윙비트가 비트하우징과의 상대적인 상하 슬라이딩 운동에 의해 지면과 닿으면 자동으로 확장되고 인양시에는 자동으로 수축되도록 한 해머비트에 관한 것이다.
일반적으로, 시추(boring)는 지층의 구조나 성상을 알기 위하여 지반에 구멍을 뚫는 일로서, 지각 내부의 여러 지식을 얻기 위하여 또는 석유, 천연가스, 온천, 지하수 등을 채취하기 위하여 이루어진다.
이러한 시추에 사용되는 굴착용 해머비트는 그 용도가 지층의 조건에 따라서 각기 다른 규격 및 구조를 갖게 되는바, 해머비트의 종류는 크게 직접 굴착방식용 해머비트와 간접 굴착방식용 해머비트로 구별된다.
직접 굴착방식용 해머비트는 지층의 상태가 양호하여 시추후 주위의 지반이 무너지지 않는 안전지층에 사용되거나 깊이 굴착하지 않는 방식에 사용되는 것으로, 이때는 별도의 스틸관을 사용하지 않고 굴착용 해머드릴의 하단부에 해머비트를 장착하여 지층을 굴착하게 된다.
반면, 간접 굴착방식용 해머비트는 굴착공에 스틸관을 매립하면서 굴착을 실시하는 방식에 사용되는 것으로, 해머드릴에 장착된 해머비트를 스틸관 속으로 삽입하여 해머비트가 스틸관 하단 상에서 노출되도록 한 후 해머비트가 회전하면서 스틸관 지름보다 넓은 구멍을 뚫게 되며, 굴착이 종료되면 해머비트의 회수를 위해 다시 그 스틸관을 통하여 인양된다.
이러한 간접 굴착방식용 해머비트는 땅 속 깊이 들어갈수록 압력이 크게 증가되면서 많은 에너지에 의한 부하가 해머비트에 작용하여 굴착작업을 어렵게 한다.
또한, 매립되는 스틸관의 지름보다 넓은 구멍을 굴착해야 하는 해머비트는 굴착되는 양만큼 스틸관이 동시에 박히게 되므로, 스틸관이 용이하게 들어갈 수 있도록 구멍을 넓게 굴착하지 못하면 그만큼 스틸관의 매립이 어려워질 뿐만 아니라 굴착중에 많은 부하가 걸리면서 해머비트의 파손이 발생되며 이런 경우 대부분 해머비트를 다시 인양하기가 어려워진다.
따라서, 당해 분야에서는 보다 강하고 신속하게 굴착작업을 수행할 수 있는 해머비트의 개발이 요구되고 있다.
도1은 종래 해머비트의 사용상태를 보인 예시도이고, 도2는 종래 해머비트의 결합단면도이며, 도3은 종래 해머비트의 저면도이다.
도1 내지 도3에 도시된 바와 같은 종래 해머비트는 한국특허등록 제303201호에 개시된 것으로, 도시된 바와 같이 해머비트(10)가 해머드릴(1)의 하단부에 결합되어 스틸관(2) 내부로 삽입된 후 진동 및 회전하는 상기 해머드릴(1)로부터 외력을 제공받아 비트하우징(11)과 빠이롯비트(12)가 동체가 되어 시계방향으로 동시에 회동하게 되는데, 이때 5개의 다구동비트(13)가 초기에는 비트하우징(11)의 외경보다 작게 내측으로 접혀 있다가 상기 비트하우징(11)과 빠이롯비트(12)가 어느 정도 회동하여 지면에 닿게 되면 지면 접촉과 동시에 다구동비트(13)가 펴져서 상기 비트하우징(11) 및 스틸관(2)의 외경보다 넓은 지름을 형성하게 되고 이 상태로 계속해서 상기 해머드릴(1)로부터 회전력을 제공받으면 원주방향의 지반을 굴착하면서 지하로 파고 들어가게 된다.
또한, 굴착작업이 완료되면 상기 해머비트(10)를 굴착작업의 반대방향(여기서는 반시계방향)으로 회전시켜 상기 다구동비트(13)가 원위치로 수용되도록 하여 해머비트(10)를 수축시킨 후 상기 스틸관(2)을 통해 해머비트(10)를 인양함으로써 지반의 시추작업이 완료된다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래 해머비트는 일단 구성이 크게 3개의 부품(즉, 비트하우징과 빠이롯비트 및 다구동비트)로 이루어져 있어서 제조원가가 매우 높으며 조립이 어렵고 조립에 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.
또한, 상술한 종래 해머비트는 다구동비트가 비트하우징 상에서 활개되어 지면을 파고 들어갈 때 상기 다구동비트가 접혀 있던 수용공간에 굴착된 흙과 돌가루 등 주위의 이물질이 유입되어 그 수용공간을 메우게 되는 문제가 생기는 바, 이에 따라 굴착 작업이 완료되어도 상기 다구동비트가 원위치로 복귀할 수 없어 해머비트가 수축되지 않게 되며, 결국 해머비트를 스틸관으로부터 꺼내지 못해 해머비트의 회수를 포기해야 하는 문제점이 발생하는데, 이것은 고가의 해머비트에 대한 경제적 부담으로 작용한다.
또한, 종래 해머비트는 굴착 작업이 완료되어 해머비트를 스틸관 내부를 통해 꺼낼 때 해머비트의 수축을 위해 반드시 해머비트를 굴착 작업방향의 반대방향으로 회전시켜 주어야 하는바, 이에 따라 종래에는 반드시 해머드릴에 정/역회전이 제공되어야 하였고 해머비트의 인양작업 전에 반드시 해머비트를 역회전시키는 별도의 단계가 필요하여 매우 번거로웠다.
본 발명은 상술한 바와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 해머비트의 자중을 이용하여 해머비트가 지면과 접촉할 때 자동으로 스틸관의 외경보다 넓게 확장되어 굴착이 이루어지도록 하고, 굴착작업 완료시에는 별도의 역회전 단계없이 해머드릴을 들어 올리기만 하면 해머비트가 자동으로 수축되어 굴착 및 인양 작업이 용이하도록 함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 해머비트의 확장과 수축시에 주위의 흙과 돌가루 등 이 유입되는 것을 원천적으로 봉쇄하여 해머비트가 본래의 작동성능을 발휘하도록 하고, 작업 완료후에는 전량 회수할 수 있도록 함에 있다.
또한, 본 발명의 목적은 해머비트의 구성 부품수를 최소화하여 제조원가를 절감하고 해머비트의 조립작업을 간단하게 하여 작업효율을 높이는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,
굴착용 해머드릴의 하단부에 결합되어 진동 및 회전하면서 시추공을 천공하는 해머비트에 있어서,
하부측에 제1수용부를 구비하며 상기 해머드릴로부터 외력을 제공받아 진동 및 회전하는 비트하우징;
상기 제1수용부에 경사지게 승강되도록 끼워지는 것으로서, 상기 제1수용부에서 위로 올라가면 외측끝단이 상기 비트하우징의 외경 밖으로 돌출되어 굴착이 이루어지고, 상기 제1수용부에서 아래로 내려가면 외측끝단이 상기 비트하우징의 외경 내에 위치되어 수축되는 윙비트;
상기 윙비트가 상기 제1수용부에서 아래로 최대 내려간 위치에서 상기 비트하우징으로부터 이탈 방지되도록, 상기 윙비트와 상기 비트하우징을 상호 연결하는 연결수단;을 포함한다.
또한, 상기 비트하우징에는 상기 제1수용부와 통하도록 그 제1수용부 위에 제2수용부가 형성되고, 상기 제2수용부에는 상기 윙비트가 하강할 때 상기 비트하 우징과 윙비트 간의 공간을 메우는 스페이서가 수용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1수용부에는 상기 윙비트가 위쪽으로 이동함에따라 윙비트 끝단이 상기 비트하우징 외경 밖으로 돌출되도록 상부 외측방향을 따라 경사면이 형성된 하우징슬라이드면이 구비되고, 상기 하우징슬라이드면과 마주하는 상기 윙비트의 선단에는 상기 하우징슬라이드면에 접촉되어 미끄럼 승강되도록 하는 윙슬라이드면이 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 하우징슬라이드면은 함몰 깊이차를 갖는 다단의 경사면으로 형성되고, 상기 윙슬라이드면은 상기 하우징슬라이드면의 함몰 깊이차에 대응하여 합치되는 다단의 경사면으로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상호 접촉하는 상기 하우징슬라이드면과 상기 윙슬라이드면에는 상기 윙비트의 이동방향을 따라 소정길이로 걸림수단이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 각각 상호 접촉하는 상기 다단의 하우징슬라이드면과 상기 다단의 윙슬라이드면 중 적어도 어느 한 면에는 상기 윙비트의 이동방향을 따라 소정길이로 걸림수단이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 걸림수단은, 외측보다 내측이 넓은 폭을 갖는 구조로 된 걸림홈과, 상기 걸림홈에 대응하는 형상으로 삽입되어 걸리는 걸림돌기로 이루어져 상기 하우징슬라이드면과 상기 윙슬라이드면에 각각 하나씩 서로 짝을 이루도록 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 연결수단은, 상기 하우징슬라이드면 및 윙슬라이드면과 동일한 경사각을 가지며 상기 윙비트의 양 측면에 관통 형성된 슬라이드장공과, 상기 슬라 이드장공의 이동경로와 대응하는 위치의 비트하우징에 형성된 핀공과, 상기 핀공과 상기 슬라이드장공에 끼워져 상기 비트하우징과 윙비트를 연결하는 연결핀으로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비트하우징 내부에는 상기 해머드릴로부터 공급되는 공압을 이어받기 위한 공기유로가 상하방향으로 형성되고, 상기 비트하우징 또는 상기 윙비트 중 적어도 어느 일측 바닥면의 소정위치에는 상기 공기유로와 연통되어 압축공기가 배출되는 에어배출구가 형성되며, 상기 비트하우징 또는 상기 윙비트 중 적어도 어느 일측의 외주연 소정위치에는 하부로 공급된 에어가 상부로 분출되도록 하는 공압배출홈이 형성되며, 상기 에어배출구가 형성된 상기 비트하우징 또는 상기 윙비트에는 에어배출구에서 공압배출홈으로 통하는 에어통로홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 비트하우징 및 상기 윙비트의 바닥면에는 동일하거나 서로 다른 직경을 갖는 다수개의 파쇄돌기가 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1수용부는 상기 비트하우징에 하나 또는 일정 간격으로 이격배치되도록 2개 이상이 구비되고, 상기 윙비트와 상기 연결수단과 상기 제2수용부 및 상기 스페이서는 상기 제1수용부의 개수에 대응하도록 구비된 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 기술구성을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.
도4는 본 발명의 기본실시예에 따른 수축 및 확장시의 측면도이고, 도5a 및 도5b는 본 발명의 기본실시예에 따른 해머비트의 분해사시도 및 윙비트의 사시도이며, 도6은 본 발명의 기본실시예에 따른 수축 및 확장시의 저면도이고, 도7은 본 발명의 기본실시예에 따른 수축 및 확장시의 사용상태도이며, 도8은 본 발명의 변형실시예에 따른 수축 및 확장시의 측면도이고, 도9는 본 발명의 변형실시예에 따른 수축 및 확장시의 저면도이며, 도10은 본 발명의 변형실시예에 따른 수축 및 확장시의 사용상태도이다.
먼저, 도4 내지 도7을 참조하여 본 발명의 기본 실시예에 대하여 설명한다.
본 발명은 굴착용 해머드릴(1)의 하단부에 결합되어 진동 및 회전하면서 시추공을 천공하는 해머비트(100)에 관한 것으로서, 크게 비트하우징(110)과 윙비트(120) 및 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120)를 연결하는 연결수단(130)을 포함하여 이루어진다.
상기 비트하우징(110)은 상기 해머드릴(1)로부터 외력을 제공받아 진동 및 회전하는 부재로서, 도4에 도시된 바와 같이 상부에는 해머드릴(1)과 결합되어 진동 및 회전력을 제공받기 위한 결합부(101)가 마련될 수 있다.
상기 결합부(101)는 상기 해머드릴(1)로부터 회전력을 제공받는 스플라인부(102)와 인양시 해머비트를 들어올릴 때 필요한 링부(103) 등으로 이루어지는데, 상기 결합부(101)에 대한 사항은 공지기술이므로 더 이상의 설명은 생략한다.
또한, 상기 비트하우징(110)의 하부측에는 도5a에 도시된 바와 같은 수용부(이하,"제1수용부"라 한다)가 구비되며, 상기 제1수용부(111)에는 윙비트(120)가 상하로 슬라이딩 가능하도록 수용되는바, 상기 제1수용부(111)의 자세한 구성은 윙비트(120)의 설명 후 윙비트(120)와의 결합관계를 고려하여 함께 설명하기로 한다.
상기 윙비트(120)는 상기 제1수용부(111)에 끼워져 상하로 경사지게 승강되는 것으로서, 상기 윙비트(120)가 도4의 (b)와 같이 상기 제1수용부(111) 상에서 상부로 이동하면 윙비트(120)의 외측끝단이 상기 비트하우징(110)의 외경 밖으로 돌출되는바, 이 상태에서 상기 비트하우징(110)이 회전되면 상기 윙비트(120)가 비트하우징(110)과 일체로 회전하면서 굴착이 이루어진다.
또한, 상기 윙비트(120)가 도4의 (a)와 같이 상기 제1수용부(111) 상에서 아래로 내려가면 윙비트(120)의 외측끝단이 상기 비트하우징(110)의 외경 내에 위치하게 되는바, 이것은 상기 윙비트(120)가 수축된 상태로 스틸관(2)을 통해 하부로 내려오고 있는 상태이거나 굴착작업을 종료하고 스틸관(2) 내부를 통해 인양되기 위해 수축된 상태이다.
여기서, 상기 윙비트(120)는 초기에 도4a와 같은 상태로 스틸관(2) 하부로 내려오다가 지면과 맞닿게 되면 도4b와 같이 제1수용부(111)의 상부 쪽으로 슬라이딩 이동하게 되는데, 이때 상기 윙비트(120)와 제1수용부(111)가 경사면을 이루면서 접촉하고 있어서 상기 윙비트(120)가 상부로 이동할수록 상기 윙비트(120)의 외측 끝단은 비트하우징(110) 밖으로 돌출된다.
또한, 굴착작업 종료후 본 발명의 해머비트(100)를 인양하기 위해 상기 비트하우징(110)을 들어올리면 상기 윙비트(120)가 자중에 의해 하방으로 이동하게 되 는데, 이때에는 경사 접촉면을 따라 윙비트(120)가 하부로 이동하면서 점차 제1수용부(111)의 내측으로 들어가게 되어 윙비트(120)의 외측 끝단이 비트하우징(110)의 외경 내에 위치하게 된다.
한편, 상기 비트하우징(110)이 점차 들어올려짐에 따라 상기 윙비트(120)는 하방으로 이동하게 되는바, 상기 윙비트(120)가 상기 제1수용부(111)에서 아래로 최대 내려간 위치에서 상기 비트하우징(110)으로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해, 상기 윙비트(120)와 상기 비트하우징(110)을 상호 연결하는 연결수단(130)이 구비된다.
또한, 상기 윙비트(120)가 상기 제1수용부(111) 상에서 점차 아래로 내려가게 되면 상기 윙비트(120)와 상기 비트하우징(110) 사이에 공간이 생기게 되는바, 이 공간으로 주위에 있던 흙이나 돌가루등과 같은 이물질이 유입되면 상기 윙비트(120)가 나중에 제1수용부(111)의 상부로 이동하지 못해 해머비트(100)가 확장되지 못하게 되는 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 상기 윙비트(120)가 상기 제1수용부(111)의 하부로 내려갈 때 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120) 사이에 생기는 공간을 메워서 외부의 이물질이 유입되는 것을 방지하는 것이 바람직한 바, 이를 위하여 상기 비트하우징(110)에는 상기 제1수용부(111)와 통하도록 그 제1수용부(111) 위에 별도의 수용부(이하, "제2수용부"라 한다)가 형성되도록 한다.
또한, 상기 제2수용부(112)에는 상기 윙비트(120)가 하강할 때 상기 비트하 우징(110)과 윙비트(120)간의 공간을 메우기 위한 스페이서(140)가 수용되는데, 상기 스페이서(140)는 도5a에 도시된 바와 같은 형상에 국한되지 않고 비트하우징(110)과 윙비트(120)간의 공간을 메울 수 있는 형상이면 어떠한 것이라도 본 발명의 권리범위에 속하므로 상관없지만, 상기 제2수용부(112)의 형상에 대응하는 형상으로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 스페이서(140)는 상기 제2수용부(112)에 수용된 상태에서 상기 윙비트(120)가 하강할 때 자중에 의해 상기 윙비트(120)의 상면과 접촉한 상태를 유지하면서 함께 하강하게 되는바, 이에 따라 비트하우징(110)과 윙비트(120)간의 공간이 상기 스페이서(140)로 메워져 외부의 이물질이 유입되지 못한다.
이때, 상기 스페이서(140)의 높이는 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120)가 이루는 공간의 높이보다 다소 높게 설정되는 것이 바람직한데, 그 이유는 상기 윙비트(120)가 하방으로 최대한 내려온 상태에서도 상기 스페이서(140)가 상기 제2수용부(112)에서 빠져 이탈되는 것을 방지하기 위함이다.
이하, 본 발명의 각 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
상기 윙비트(120)가 제1수용부(111) 상에서 위쪽으로 이동하면 그 윙비트(120)의 끝단이 상기 비트하우징(110) 외경 밖으로 돌출되도록, 본 발명에서는 상기 제1수용부(111)와 상기 윙비트(120)가 상호 접촉하는 경사면을 이루도록 구성되어 있는바, 상기 제1수용부(111)에는 도5a에 도시된 바와 같이 상부 외측방향을 따라 경사진 하우징슬라이드면(111a)이 구비되고, 상기 하우징슬라이드면(111a)과 마주하는 상기 윙비트(120)의 선단에는 도5b에 도시된 바와 같이 상기 하우징슬라이드면(111a)에 접촉되어 미끄러지면서 승강되도록 하는 윙슬라이드면(121a)이 구비된다.
즉, 상기 제1수용부(111)의 하우징슬라이드면(111a)과 상기 윙비트(120)의 윙슬라이드면(121a)은 각각 서로 접촉된 상태를 유지하면서 슬라이딩이 이루어지게 된다.
여기서, 상기 하우징슬라이드면(111a)과 상기 윙슬라이드면(121a)은 단일면을 갖도록 형성되어도 무방하지만, 상기 윙비트(120)가 승강될 때 좌우방향의 모멘트가 발생하지 않고 안내되도록 도5a및 도5b에 도시된 바와 같이 상기 윙슬라이드면(121a)의 일부분이 돌출되어 상기 하우징슬라이드면(111a)에 끼이는 구조로 슬라이딩되는 것이 바람직하다.
따라서, 상기 하우징슬라이드면(111a)은 도5a에 나타낸 바와 같이 함몰 깊이차를 갖는 다단의 경사면으로 형성되고, 상기 윙슬라이드면(121a)은 상기 하우징슬라이드면(111a)의 함몰 깊이차에 대응하여 합치되도록 일부분이 돌출된 다단의 경사면으로 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 첨부된 도면에는 상기 하우징슬라이드면(111a)이 양옆보다 가운데가 함몰되는 구조로 표현되었고, 상기 윙슬라이드면(121a)은 양옆보다 가운데가 돌출되는 구조로 표현되었으나, 상기 하우징슬라이드면(111a)과 윙슬라이드면(121a)의 구조는 반드시 첨부된 도면에 국한될 필요없이 적절한 변형이 가능하고, 이에 따라 변형된 실시예 또한 본 발명의 권리에 속한다.
또한, 상기 하우징슬라이드면(111a)과 윙슬라이드면(121a)이 서로 접촉된 상태에서 상하로 슬라이딩이 이루어질 때 상기 윙비트(120)에 상하방향의 모멘트가 발생하지 않도록 하면서, 특히 비트하우징(110)과 윙비트(120)가 고속으로 회전할 때 상기 윙비트(120)가 원심력에 의해 원주방향으로 이탈되려고 하는 것을 방지하기 위해 상기 하우징슬라이드면(111a)과 상기 윙슬라이드면(121a)에는 상기 윙비트(120)의 이동방향을 따라 소정길이로 걸림수단(150)이 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 본 발명에서와 같이 상기 하우징슬라이드면(111a)과 윙슬라이드면(121a)이 다단의 경사면으로 이루어진 경우에는 그 다단의 경사면 중 적어도 어느 한 면에 상기 걸림수단(150)이 형성되면 되는데, 본 발명에서는 견고성과 안정성을 높이기 위하여 도면에 도시된 바와 같이 서로 마주하는 상기 하우징슬라이드면(111a)과 윙슬라이드면(121a) 각각에 걸림수단(150)이 구비되도록 하였다.
여기서, 상기 걸림수단(150)은 외측보다 내측이 넓은 폭을 갖는 구조로 된 걸림홈(151)과, 상기 걸림홈(151)에 대응하는 형상으로 이루어져 상기 걸림홈(151)에 걸리는 걸림돌기(152)로 이루어진다.
따라서, 예를 들어 상기 하우징슬라이드면(111a)에 상기 걸림홈(151)이 형성되면 상기 윙슬라이드면(121a)에는 그 걸림홈(151)과 짝을 이루는 걸림돌기(152)가 형성되고, 상기 하우징슬라이드면(111a)에 걸림돌기(152)가 형성되면 상기 윙슬라이드면(121a)에는 그 걸림돌기(152)와 짝을 이루는 걸림홈(151)이 형성된다.
본 발명에 예시된 바와 같이 상기 하우징슬라이드면(111a)에 걸림홈(151)이 형성되고 윙슬라이드면(121a)에 걸림돌기(152)가 형성된 경우, 상기 걸림홈(151)에 걸림돌기(152)를 끼우기 위해서 상기 윙비트(120)를 상기 비트하우징(110)의 하부에 두고 상기 걸림돌기(152)와 걸림홈(151)의 위치를 맞춘후 상기 걸림홈(151)에 걸림돌기(152)가 끼워지도록 윙비트(120)를 상기 제1수용부(111)에 삽입하면 된다.
이때, 본 발명에서와 같이 스페이서(140)가 별도로 마련되는 경우에는 상기 윙비트(120)를 상기 제1수용부(111)에 끼우기 전에 상기 스페이서(140)가 제2수용부(112)에 삽입시킨 후 상기 윙비트(120)를 제1수용부(111)에 끼우면 되고, 상기 윙비트(120)가 상기 제1수용부(111)에 끼워지면 윙비트(120)가 비트하우징(110)으로부터 이탈되지 않도록 상기 연결수단(130)을 매개로 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120)를 상호 연결하면 된다.
여기서 상기 연결수단(130)은, 상기 하우징슬라이드면(111a) 및 윙슬라이드면(121a)과 동일한 경사각을 가지며 상기 윙비트(120)의 양 측면에 관통 형성된 슬라이드장공(131)과, 상기 슬라이드장공(131)의 이동경로와 대응하는 위치의 상기 비트하우징(110)에 형성된 핀공(132)과, 상기 핀공(132)과 상기 슬라이드장공(131)에 끼워져 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120)를 연결하는 연결핀(133)으로 이루어진다.
이때, 상기 연결핀(133)의 양단에는 연결핀(133)이 상기 슬라이드장공(131)과 핀공(132)으로부터 이탈되지 않도록 스냅링(134)이 체결되는 것이 바람직하다.
한편, 해머비트(100)가 장착되는 해머드릴(1)에는 통상적으로 압축공기가 공 급되는바, 도4a 및 도4b에 도시된 바와 같이 상기 비트하우징(110) 내부에는 상기 해머드릴(1)로부터 공급되는 공압을 이어받기 위한 공기유로(104)가 상하방향으로 형성되는데, 상기 공압은 해머비트(100)의 틈새에 이물질이 끼는 것을 방지하고 굴착시 발생하는 흙이나 돌가루 등을 천공된 시추공이나 스틸관(2)을 통해 외부로 배출하는데 사용된다.
이와 같이 상기 비트하우징(110)의 내부에 형성된 공기유로(104)는 비트하우징(110) 또는 윙비트(120)의 바닥면을 통해 배출되도록, 도6에 도시된 바와 같이 상기 비트하우징(110) 또는 윙비트(120) 중 적어도 어느 일측 바닥면의 소정위치에는 상기 공기유로(104)와 연통되어 압축공기가 배출되는 에어배출구(105)가 형성되며, 상기 비트하우징(110) 또는 상기 윙비트(120) 중 적어도 어느 일측의 외주연 소정 위치에는 하부로 공급된 에어가 상부로 분출되도록 하는 공압배출홈(106)이 형성되고, 상기 에어배출구(105)가 형성된 상기 비트하우징(110) 또는 상기 윙비트(120)의 바닥면에는 에어배출구(105)에서 공압배출홈(106)으로 통하는 에어통로홈(107)이 형성된다.
즉, 상기 해머드릴(1)로부터 공급된 압축공기는 비트하우징(110)에 형성된 공기유로(104)를 통해 하부로 이동하여 에어배출구(105)를 통해 배출되는데, 상기 에어배출구(105)를 통해 배출되는 압축공기는 주위의 이물질과 함께 에어통로홈(107)을 통해 비트하우징(110)과 윙비트(120)의 외주연에 형성된 공압배출홈(106)을 통해 상부로 분출된다.
또한, 본 발명의 해머비트(100)가 지반을 굴착할 때 해머드릴(1)로부터 회전력과 함께 진동력을 부여받게 되는데, 이때 하부에 있는 단단한 암석을 보다 용이하게 파쇄할 수 있도록 상기 비트하우징(110) 및 상기 윙비트(120)의 바닥면에는 도6에 나타낸 바와 같은 다수개의 파쇄돌기(108)가 구비된다.
상기 파쇄돌기(108)는 그 직경이 동일하여도 무방하고 서로 다른 직경을 갖도록 형성되어도 무방하다.
도4 내지 도7을 참조하여 설명한 본 발명의 기본 실시예에 의하면, 상기 제1수용부(111)와 윙비트(120)가 하나로 표현된 단일형 해머비트(100)이나, 본 발명은 지금까지 설명한 구성들을 비트하우징(110) 상에 필요에 따라 적절하게 2개 이상으로 배치하여 사용하는 것이 가능하다.
즉, 상기 제1수용부(111)는 상기 비트하우징(110)에 하나 또는 2개 이상 구비될 수 있는데, 상기 제1수용부(111)가 2개 이상으로 구비되는 경우 도8 및 도9에 나타낸 바와 같이 상기 제1수용부(111)는 비트하우징(110) 상에 일정한 간격을 유지하도록 이격배치되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 제1수용부(111)의 개수에 대응하여 상기 윙비트(120)와 상기 연결수단(130)과 상기 제2수용부(112) 및 상기 스페이서(140)는 구비되면 된다.
물론, 첨부된 도8 내지 도10의 경우에도 상기 제1수용부(111) 및 윙비트(120)가 2개로 마련된 것을 예시하였지만 본 발명의 권리범위는 여기에 국한되지 않으며, 당해 분야의 기술자들이 앞에서 설명한 바와 같은 구성을 채택하여 필요에 따라 그 개수를 적절히 조절할 수 있다.
여기서, 도8 내지 도10에 나타낸 구성들은 윙비트(120)가 2개인 점 등을 제외하면 구성상의 차이가 없으므로 도4 내지 도7에 사용된 도면부호와 동일한 것을 사용한다.
또한, 지금까지의 설명은 스틸관을 사용하는 간접 굴착방식을 예로 들었지만, 본 발명은 간접 굴착방식 뿐만 아니라 스틸관을 사용하지 않는 직접 굴착방식에서도 사용할 수 있음은 당연하다.
이하, 도7 및 도10을 참조하여 본 발명의 기본 실시예와 변형 실시예에 대한 작용을 설명한다.
먼저, 도7은 윙비트(120)가 하나인 해머비트(100)를 사용하여 굴착작업을 실시하는 과정을 나타낸 도면으로, 여기서 보면 지반에 스틸관(2)을 소정깊이로 설치하고, 상기 스틸관(2) 내부로 해머드릴(1)과 해머비트(100)를 장착하여 삽입한다.
상기 해머드릴(1)에 장착된 해머비트(100)는 스틸관(2) 내부를 따라 하부로 내려가게 되는데, 이때 상기 윙비트(120)는 도7의 좌측에 도시된 바와 같이 자중에 의해 비트하우징(110) 하부로 내려가 있는 상태, 즉 수축 상태가 된다.
이 상태로 해머비트(100)가 스틸관(2) 내부로 내려가다가 하부 지면과 만나면 하부로 돌출된 윙비트(120)가 지면에 먼저 닿게 되어 그 위치에서 정지하게 되고, 계속해서 해머비트(100)를 하부로 더 내려주면 윙비트(120)의 윙슬라이드면(121a)과 비트하우징(110)의 하우징슬라이드면(111a)에 의해 상기 윙비트(120)가 비트하우징(110)의 외측으로 확장되어 도7의 우측과 같은 상태가 되며, 이 상태에서 상기 비트하우징(110)이 회전하면 비트하우징(110) 및 스틸관(2) 외경 밖으로 돌출된 윙비트(120)가 함께 회전하면서 굴착이 이루어지게 된다.
또한, 도10은 윙비트(120)가 두개인 해머비트(100)를 사용하여 굴착작업을 실시하는 과정을 나타낸 도면으로, 윙비트(120)가 두개인 경우도 하나인 경우와 동일하지만, 윙비트(120)에 가해지는 부하가 상대적으로 적어지므로 동일직경의 시추공을 천공하는 경우 윙비트(120)의 크기가 작아질 수 있으며, 무엇보다도 고속으로 굴착작업을 실시할 수 있게 된다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 범위 내에서 얼마든지 구성요소의 치환과 변형이 가능하며 이 또한 본 발명의 권리에 속하게 된다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 해머비트의 자중을 이용하여 해머비트가 지면과 접촉할 때 윙비트가 자동으로 스틸관의 외경보다 넓게 확장되어 굴착이 이루어지고, 굴착작업 완료시 해머비트를 들어 올리기만 하면 자동으로 수축되도록 함으로써 해머비트를 이용한 굴착 작업이 매우 단순해지고 간편해지는 장점이 있 다.
또한, 본 발명에 의하면 해머비트의 확장과 수축시에 주위의 이물질 유입을 원천적으로 봉쇄함으로 해머비트가 정상작동되지 않거나 작업완료후 회수되지 않던 종래 문제점이 해소된다.
또한, 본 발명에 의하면 최소한의 구성 부품으로 굴착 작업이 수행되므로 해머비트의 제조원가가 절감되는 한편, 조립과 분해가 간단해 유지보수 및 작업효율이 개선되는 특유의 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 굴착용 해머드릴(1)의 하단부에 결합되어 진동 및 회전하면서 시추공을 천공하는 해머비트에 있어서,
    하부측에 제1수용부(111)를 구비하며 상기 해머드릴(1)로부터 외력을 제공받아 진동 및 회전하는 비트하우징(110);
    상기 제1수용부(111)에 경사지게 승강되도록 끼워지는 것으로서, 상기 제1수용부(111)상에서 상승하면 외측끝단이 상기 비트하우징(110)의 외경 밖으로 돌출되어 굴착이 이루어지고, 상기 제1수용부(111)상에서 하강하면 외측끝단이 상기 비트하우징(110)의 외경 내에 위치되는 윙비트(120);
    상기 윙비트(120)가 상기 제1수용부(111)상에서 최대 하강한 위치에서 상기 비트하우징(110)으로부터 이탈되는 것이 방지되도록, 상기 윙비트(120)와 상기 비트하우징(110)을 상호 연결하는 연결수단(130);을 포함하는 해머비트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 비트하우징(110)에는 상기 제1수용부(111)와 통하도록 그 제1수용부(111) 위에 제2수용부(112)가 형성되고, 상기 제2수용부(112)에는 상기 윙비트(120)가 하강할 때 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120) 간에 생기는 공간을 메우는 스페이서(140)가 수용되는 것을 특징으로 하는 해머비트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1수용부(111)에는 상기 윙비트(120)가 위쪽으로 이동함에따라 윙비트(120) 끝단이 상기 비트하우징(110) 외경 밖으로 돌출되도록 상부 외측방향을 따라 경사면이 형성된 하우징슬라이드면(111a)이 구비되고, 상기 하우징슬라이드면(111a)과 마주하는 상기 윙비트(120)의 선단에는 상기 하우징슬라이드면(111a)에 접촉되어 미끄럼 승강되도록 하는 윙슬라이드면(121a)이 구비된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 하우징슬라이드면(111a)은 함몰 깊이차를 갖는 다단의 경사면으로 형성되고, 상기 윙슬라이드면(121a)은 상기 하우징슬라이드면(111a)의 함몰 깊이차에 대응하여 합치되도록 일부분이 돌출된 다단의 경사면으로 형성된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  5. 제3항에 있어서, 상호 접촉하는 상기 하우징슬라이드면(111a)과 상기 윙슬라이드면(121a)에는 상기 윙비트(120)의 이동방향을 따라 소정길이로 걸림수단(150)이 형성된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  6. 제4항에 있어서, 각각 상호 접촉하는 상기 다단의 하우징슬라이드면(111a)과 상기 다단의 윙슬라이드면(121a) 중 적어도 어느 한 면에는 상기 윙비트(120)의 이동방향을 따라 소정길이로 걸림수단(150)이 형성된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 걸림수단(150)은,
    외측보다 내측이 넓은 폭을 갖는 구조로 된 걸림홈(151)과, 상기 걸림홈(151)에 대응하는 형상으로 삽입되어 걸리는 걸림돌기(152)로 이루어져 상기 하우징슬라이드면(111a)과 상기 윙슬라이드면(121a)에 각각 하나씩 서로 짝을 이루도록 구비된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  8. 제3항에 있어서, 상기 연결수단(130)은,
    상기 하우징슬라이드면(111a) 및 윙슬라이드면(121a)과 동일한 경사각을 가지며 상기 윙비트(120)의 양 측면에 관통 형성된 슬라이드장공(131)과, 상기 슬라이드장공(131)의 이동경로와 대응하는 위치의 비트하우징(110)에 형성된 핀공(132)과, 상기 핀공(132)과 상기 슬라이드장공(131)에 끼워져 상기 비트하우징(110)과 윙비트(120)를 연결하는 연결핀(133)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 해머비트.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비트하우징(110) 내부에는 상기 해머드릴(1)로부터 공급되는 공압을 이어받기 위한 공기유로(104)가 상하방향으로 형성되고, 상기 비트하우징(110) 또는 상기 윙비트(120) 중 적어도 어느 일측 바닥면의 소정위치에는 상기 공기유로(104)와 연통되어 압축공기가 배출되는 에어배출구(105)가 형성되며, 상기 비트하우징(110) 또는 상기 윙비트(120) 중 적어도 어느 일측의 외주연 소정위치에는 하부로 공급된 에어가 상부로 분출되도록 하는 공압배출홈(106)이 형성되며, 상기 에어배출구(105)가 형성된 상기 비트하우징(110) 또는 상기 윙비트(120)에는 에어배출구(105)에서 공압배출홈(106)으로 통하는 에어통로 홈(107)이 형성된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 비트하우징(110) 및 상기 윙비트(120)의 바닥면에는 동일하거나 서로 다른 직경을 갖는 다수개의 파쇄돌기(108)가 구비된 것을 특징으로 하는 해머비트.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1수용부(111)는 상기 비트하우징(110)에 하나 또는 일정 간격으로 이격배치되도록 2개 이상이 구비되고, 상기 윙비트(120)와 상기 연결수단(130)과 상기 제2수용부(112) 및 상기 스페이서(140)는 상기 제1수용부(111)의 개수에 대응하도록 구비된 것을 특징으로 하는 해머비트.
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